Đồ án tính toán thiết kế bồn chứa xăng

Thiết kế bể chứa xăng hình trụ nằm ngang sss Trờng đại học Bách khoa hà nội Khoa công nghệ hoá học Bộ môn máy thiết bị công nghiệp hóa chất- dầu khí ******************************** đồ án môn học II Đề tài : Tính toán thiết kế hệ thống bồn chứa xăng Giáo viên hớng dẫn Sinh viên thực Kho¸ : ThS Vị Hång Th¸i : D Huy Tuấn : 43 Thiết kế bể chứa xăng hình trụ nằm ngang Hà Nội tháng 12-2002 trờng đại học bách khoa hà nội khoa công nghệ hoá học môn máy thiết bị công nhiệp hoá chất dầu khí ******* ******* thiết kế đồ án môn học II Hà Nội : ngày tháng năm 2002 Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống bồn chứa xăng hình trụ nằm ngang cho cửa hàng xăng dầu tích 60m3 Yêu cầu: Sinh viên thực Giáo viên hớng dẫn D Huy Tuấn ThS Vũ Hồng Thái Mở đầu Thiết kế bể chứa xăng hình trụ nằm ngang Ngày víi viƯc kinh tÕ x· héi ph¸t triĨn víi tốc độ chóng mặt phơng tiện giao thông tăng nhanh Đặc biệt nớc ta tăng nhanh xe gắn máy phơng tiện khác tăng không đáng kể Vì việc cung cấp nhiên liệu cho xe gắn máy ( chủ yếu xăng ) cần thiết ngành kinh doanh cung cấp xăng bán lẻ cho phơng tiện xe găn máy cách bố trí trạm bán lẻ xăng dầu dọc đờng có mật độ xe qua lại cao Chính ta cần phải thiết kế hợp lý bồn chứa xăng trạm bán lẻ đảm bảo đợc việc nhập hàng từ xe bồn việc bán lẻ xăng cho phơng tiện giao thông Để thiết kế hợp lý đòi hỏi ngời thiết kế phải hiĨu râ vỊ tÝnh chÊt vËt lý cịng nh tÝnh chất hoá học xăng , điều kiện làm việc bồn chứa để tìm loại vật liệu chế tạo thích hợp tính toán đủ bền cho bồn chứa Cần ý đến tính phòng cháy nổ tính độc hại xăng , bố trí hợp lý bồn chứa cho diện tích không gian chiếm chỗ Kết hợp với yếu tố khác việc thiết kế hợp lý bồn chứa xăng đem lại đợc nhiều lợi ích kinh tế cho đất nớc nói chung chủ cửa hàng nói riêng Thiết kế bể chứa xăng hình trụ nằm ngang Phần I Tổng quan xăng dầu Công nghệ chế biến dầu mỏ đợc xem nh đợc năm 1859 Khi nớc Mỹ ông Edwin Drake khai thác đợc dầu thô Chỉ năm sau không riêng nớc Mỹ mà nớc khác đà tìm dầu mỏ Từ sản lợng dầu khai thác ngày tăng nhanh Theo thống kê bảng sau Lợng dầu thô (không kể khí đốt ) đà khai thác đợc giới Năm Sản lợng( triệu tấn) 1860 1880 1900 1920 1930 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 1997 (Riªng ë ViƯt Nam ) 0,1 4,2 19,9 96,9 296,5 354,6 524,8 770,1 1051,5 1503,2 2336,2 2709,1 3067,1 3624,0 3700,0 2982,0 10,1 ThiÕt kÕ bÓ chứa xăng hình trụ nằm ngang Từ số liệu cho thấy , giới đà khai thác chế biến lợng dầu khổng lồ với tốc độ tăng trởng hàng thập niên nhanh Ngành công nghiệp dầu khí tăng trởng nhanh trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn nhằm đáp ứng hai mục tiêu Cung cấp sản phẩm lợng cho nhu cầu nhiên liệu động cơ, nhiên liệu công nghiệp sản phẩm dầu mỡ bôi trơn Cung cấp hoá chất cho ngành tổng hợp hoá dầu hoá học tạo thay đổi lớn cấu phát triển chủng loại sản phẩm ngành hoá chất, vật liệu Việt Nam, dầu khí đà đợc phát ngày 26/6/1986 dầu đà khai thác đợc từ mỏ Bạch Hổ Tiếp theo nhiều mỏ dầu khí thềm lục địa phía Nam đà vào khai thác nh mỏ Đại Hùng, mỏ Rồng, mỏ Rạng Đông Năm 1994 đà khai thác đợc 6,7 triệu dầu, năm 1995 7,5 triệu tấn, năm 1997 10,1 triệu Nớc ta đà bắt đầu tiến hành xây dựng nhà máy chế biến dầu với công suất triệu tấn/năm Các sản phẩm lọc dầu Sản phẩm nhẹ Sản phẩm TB Khí LPG( khí hoá lỏng ) Xăng ôtô Xăng máy bay Xăng công nghiệp Nhiên liệu phản lực Chất đốt dân dụng Dung môi pha sơn Nhiên liệu Diezen Dầu nhờn cọc sợi Dầu nhờn máy Dầu tuabin Dầu thuỷ lực Các dầu nhờn khác Thiết kế bể chứa xăng hình trụ nằm ngang Dầu công nghiệp Sản phẩm nặng Sản phẩm nặng Dầu nhờn động Dầu hộp số Các dầu khác Sáp mềm Dầu cắt gọt kim loại Dầu cặn FO Petrolactum Trong số sản phẩm lọc dầu, Xăng động sản phẩm quan trọng Nó hỗn hợp xăng chng sơ bộ, xăng crăcking, xăng refoming alkylat, kết hợp với số phụ gia nhằm đảm bảo yêu cầu hoạt động động điều kiện vận hành thực tế điều kiện tồn chứa, dự trữ khác Các yêu cầu chất lợng xăng - Bật máy tốt - Động hoạt động không bị kích nổ - Khởi động nhanh không gặp khó khăn - Không kết tủa, tạo băng chế hoà khí - Không có nút hệ thống nhiên liệu phơng tiện - Trị số Octane đợc phân bố tốt khoảng nhiệt độ sôi - Hệ thống đầu vào động phải Các tiêu hoá lý xăng - Độ hoá Khoảng nhiệt độ bay để bay 97-97,5% phải nhỏ ,nó đặc trng cho tính đồng xăng ,nếu khoảng lớn xăng ngng tụ làm hỏng động - Trị số Octane Là đơn vị đo quy ớc dùng để đặc trng cho khả chóng kích nổ nhiên liệu ®ỵc ®o b»ng % thĨ tÝch cđa izoOctane (2.2.4 Trimetyl Pentane C8H18 ) hỗn hợp với n.Heptane tơng đơng với khả chống kích nổ nhiên liệu thử nghiệm điều kiện tiêu chuẩn Xăng thờng có trị số Octane từ 80-95 - Thành phần hoá học xăng (theo bảng 2.2-tài liệu 1) Thiết kế bể chứa xăng hình trụ nằm ngang Thành phần pha chế xăng Phần Refoming(aromate) Butane(n-parafine) Alkylate(i-parafine) Phần nhẹ-xăng crăcking(olefin) Phần nặng-xăng crăcking(olefin) Isomerate (i-parafine) Naphtha cất trực tiếp Các tính chất đặc trng Phần cất o C To s«i 50% o C Octane RON RON (+1,5ch×) Octane MON MON (+1,5ch×) RVP Bar Tû träng Kg/m3 30/1 80 110 95102 94 95104 96 9097 90 9298 93 0,5 4,5 780800 580 25/2 00 40/1 10 110/ 210 4047 2590 80 95 98 94 97 700 83 93 96 80 83 0,7 690 155 91 94 79 82 0,1 800 60 8090 68 8393 71 8090 58 8393 61 0,7 690 0,8 680 66 Ngoµi có phụ gia khác để tăng tính chống kích nổ tồn chứa, vận chuyển tốt nh phụ gia chống oxy hoá, biến đỏi cặn, chất tẩy rửa, chất chống gỉ Tiêu chuẩn xăng Việt Nam TCVN 5690-1998 (Dựa theo bảng 2.13 tài liệu ) Cac tiêu chất lợng Phơng pháp thử Xăng chì 83 Xăng chì 92 Xăng chì 97 ASTM-D2699-95 83 92 97 70 120 190 210 2,0 70 120 190 210 2,0 70 120 190 210 2,0 TCVN2694-1995 No No No ASTM-D381-94 5/8 5/8 5/8 ASTM-D52595 240 240 240 Hàm lợng lu huỳnh tổng%KL ASTM-D1266-95 0,15 0,15 0,15 Hàm lợng chì g/l, max TCVN6020-1995 0,15 0,15 0,15 8áp suất bÃo hoà 37,8oC kPa TCVN5731-1993 43-80 43-80 43-80 1.TrÞ sè Octane -Theo phơng pháp RON Thành phần cất phân đoạn ,oC: - 10% TT max - 50% TT max - 90% TT max - Điểm sôi cuối, max - Cặn cuối,% TT max Ăn mòn đồng 50oC/3h max Hàm lợng nhựa thực tế, mg/100ml max-(sản xuất/tồn chứa,sử dụng) Độ ổn định oxy hoá - TCVN2698-1995 Thiết kế bể chứa xăng hình trụ nằm ngang Phần II Tính toán thiết kế bể I.Công nghệ tồn chứa xăng Tại cửa hàng xăng lợng xăng cần dự trữ khoảng 60m 3(cha kể loại dầu khác),để tồn chứa tốt xăng ta chia làm bồn chứa bể 30 dợc kết nối với Xăng đợc xe bồn chở đến dùng bơm để bơm vào bồn, thời gian nhập hàng khoảng đồng hồ.Khi bán hàng dùng bơm để hút cột bơm xăng Cột bơm Xăng vào Xăng Xả cặn Sơ đồ bố trí bồn chứa xăng Khi nhập hàng áp suất bơm vào khoảng 200 mmH 2O, hút xăng độ chân không khoảng 60 mmH2O Vì bể đồng thời chụi áp suất áp suất Theo bảng XIII.6 tài liệu Chọn đờng kính bể Dt=2400 mm Chọn nắp nắp elíp Quan hệ kích thớc tra theo bảng XIII.10 tài liệu 10 Thiết kế bể chứa xăng hình trụ nằm ngang Dt h s - Tính chiều dài phần hình trụ bồn chứa Để đảm bảo việc tồn chứa tốt bồn chứa cần có hệ số chứa khoảng 85% thể tích cần thiÕt cđa bån chøa lµ Vtb = V/0,85 =30/0,85 =35,294( m3) Thể tích phần hình trụ Vtrụ=Vtb-2.Vn =31,312 (m3) Chiều dài phần hình trụ l= 4.Vtr 4.31,312 = = 6,92(m) π Dt2 3,14.2.4 Chän l=6,9 m =6900 mm Tỉng chiỊu dµi bån chøa lµ L= l + 2.(ht +h ) =6,9+ 2(0,6 +0,04)=8,18 (m) Sơ đồ bố trí bồn chứa giá ®ì 2400 2000 4180 8180 11 2000 t Dt=2400 mm =2,4m Ht=600mm =0,6m H=40 mm =0,04 m DiƯn tÝch bỊ mỈt F=6,56 m ThĨ tÝch Vn=1991.10-3 m3 ThiÕt kÕ bĨ chứa xăng hình trụ nằm ngang II.Tính chiều dày bồn chứa 1.Tính chiều dày phần trụ Phần vỏ hình trụ đợc hàn nối từ đoạn vỏ hình trụ Các đoạn đợc máy lốc sau hàn từ thép phẳng a).Trờng hợp bồn nhập hàng.(vỏ chịu áp suất trong) Chiều dày vỏ trụ đợc xác định theo công thức(XIII.8 tài liệu 3) Dt p s= + c (m) 2.[σ ].ϕ − p Trong ®ã: + Dt (m) :§êng kÝnh cđa bån chøa Dt=2400mm=2,4 m + p (N/m2) : ¸p st cđa bĨ Khi làm việc bể chịu áp suất d p1khoảng 200mmH2O =2000N/m2 áp suất thuỷ tĩnh xăng lên bồn p2=.g.h Tra bảng( 2.7 tài liệu 1) xăng=750 kg/m3 Ta cã p2=750.9,81.2,4=17660 (N/m2) p=p1+p2 =2000+17660=19660(N/m2) +[σ](N/m2): øng suÊt cho phÐp cđa vËt liƯu Chän vËt liƯu chÕ t¹o thép số N0 1020 (theo tiêu chuẩn Mỹ AISI ) Tra bảng ( 3.32 tài liệu ) Ta cã: σ b =448,2Mpa=448,2.106 N/m2 σ c =330,9 Mpa=330,9 106 N/m2 E=185 109 N/m2 øng suÊt cho phÐp tÝnh theo công thức XIII.2 tài liệu [ ] = c η (N/m2) nc -,η:HƯ sè ®iỊu chØnh =1,0 (theo bảng XIII.2.tài liệu 3) -,nc=1,5 (theo bảng XIII.3 tài liệu 3) [σ ] = 330,9.10 1.0 = 220,6.10 (N/m2) 1,5 Hoặc đợc tính theo công thức sau [ ] = σ b η nb (N/m2) -,nb :hÖ sè an toàn =1,5 (theo bảng XIII.3.tài liệu 3) 12 Thiết kế bể chứa xăng hình trụ nằm ngang [ ] = 448,2.10 1,5 1.0 = 298,8.10 (N/m2) §Ĩ cho an toàn tính toán ta chọn giá trị bé giá trị []=220,6.106 (N/m2) + c (m): HÖ sè d c=c1+c2+c3 c1 :HÖ sè d lu thể ăn mòn vật liệu ,chon c1=0,002 m c2 : Hệ số d bào mòn häc chän c2 =0 c3 :HÖ sè d gia c«ng chän c3=0,001 m c=0,002+0+0,001 =0,003 (m) + ϕ :HƯ số làm yếu Trên hình trụ có bố trí lỗ cửa ngời 500 cửa vào 50 ,cửa 40 ld (Theo công thức XIII-16 Tài liệu ) ϕ= l 6900 − (500 + 50 + 40) = = 0,9 6900 Thay số vào công thức ta có chiều dày phần trụ 2,4.19660 s= + 0,003 = 0,0032 (m) =3,2(mm) 2.220,6.10 6.0,9 − 19660 b).Trêng hợp bơm nhiên liệu (bồn chịu áp suất ngoài) Chiều dày tính theo công thức (XIII-32 tài liệu 3) p l s = 1,25.Dt  n   E D 0, +c (m) Trong đó: +D(m):Đờng kính bồn chứa D=2,4 m +pn(N/m2):áp suất bồn chứa làm việc với áp suất chân không khoảng 60 mmH2O =600 N/m2 +E (N/m2) :Mô đun đàn hồi vật liệu chế tạo E=185.109 N/m2 +l(m):Chiều dài phần tính toán l =l1 +2.l2 l1 chiều dài phần hình trụ ,l1 =6,9 m l2 =1/3 chiều cao phần n¾p, l2 =1/3(0,6 +0,004)=0,213 m l =6,9 +2.0,213 = 7,326 (m) Thay số vào công thức ta có Tải FULL (file word 24 trang): bit.ly/2W1L7AU Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net 13 Thiết kế bể chứa xăng hình trụ nằm ngang 0,  600 7,326  s = 1,25.2,4  + 0,003 = 0,004885 (m) =4,88(mm)  185.10 2,4 Chọn s =5 mm Vì trờng hợp có chiều dày s =5mm lớn trờng hợp chịu áp suất nên ta chọn chiều dày thiết bị lµ s = mm vµ dïng chiỊu dµy nµy để kiểm tra điều kiện làm việc khác bån chøa c).KiĨm tra bỊn thư thủ lùc với áp suất p =1,5plv =3000N/m2 Khi áp suất tỉng céng lµ: p0 =p + pthủtÜnh =3000+24000 =27000 (N/m2) Điều kiện kiểm tra bền theo công thức (XIII-26 tài liÖu 3) [ D + ( s − c )] p ≤ σ c σ = t (N/m2) 2.( s c). 1,2 Trong : +Dt (m):Đờng kính D =2,4 m +s (m):Chiều dày thiết bị s = 0,005 m +p0(N/m2):áp suất thử p0 =27000 (N/m2) +c(m):Độ d ăn mòn c =0,003 m + :Hệ số làm yếu =0,9 +c :ứng suấtở trạng thái chảy c =330,9.106 (N/m2) Thay sè vµo ta cã [ 2,4 + (0,005 − 0,003)] 330,9.10 6 σ = 27000 = 20.10 < = 275,75.10 (N/m2) 2.(0,005 − 0,003).09 1,2 VËy thư thủ lùc bån chøa ®đ bỊn Tải FULL (file word 24 trang): bit.ly/2W1L7AU Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net 14 Thiết kế bể chứa xăng hình trụ nằm ngang Tính chiều dày nắp ta chọn nắp có đờng kính Dt =2400 mm đợc hàn từ nửa nh hình vẽ dập thành nắp elÝp cã kÝch thíc nh h×nh vÏ sau KÝch thớc đợc tra theo bảng XIII.10-tài liệu Dt D D :đờng kính phôi D =2900 mm Dt = 2400mm ht s h=40mm ht =600 mm F =6,56 m2 Vn =1991.10-3m3 a) Tròng hợp chịu áp suất Chiều dày nắp bồn chứa đợc tính theo công thức(XIII.47-tài liệu 3) s= Dt p D t +c 3,8.[σ ].k ϕ h − p 2.ht (m) Trong đó: Dt (m):Đờng kính D=2,4 m p(N/m2): áp suất p=19660(N/m2) ht (m) :Chiều cao phần nhô ht =0,6 m [ σ ] (N/m2): øng suÊt cho phép Chọn vật liệu làm nắp với vật liệu làm thân [s] =220,6.106 (N/m2) h :Hệ số hàn nắp chọn h =0,9 k :Hệ số Vì lỗ nắp nên k =1 C :Hệ sè d, chän c =3 mm=0,002 m Thay sè vµo ta cã : 15 3546496 ... Chính ta cần phải thiết kế hợp lý bồn chứa xăng trạm bán lẻ đảm bảo đợc việc nhập hàng từ xe bồn việc bán lẻ xăng cho phơng tiện giao thông Để thiết kế hợp lý đòi hỏi ngời thiết kế phải hiểu rõ... chÊt ho¸ häc xăng , điều kiện làm việc bồn chứa để tìm loại vật liệu chế tạo thích hợp tính toán đủ bền cho bồn chứa Cần ý đến tính phòng cháy nổ tính độc hại xăng , bố trí hợp lý bồn chứa cho diện... liệu 10 Thiết kế bể chứa xăng hình trụ nằm ngang Dt h s - Tính chiều dài phần hình trụ bồn chứa Để đảm bảo việc tồn chứa tốt bồn chứa cần có hệ số chứa khoảng 85% thể tích cần thiết bồn chøa